УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОРАЖАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА Российский патент 1997 года по МПК F41J5/04 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а точнее к системам индикации и регистрации параметров поражающих элементов и может быть использовано на полигонах, опытных площадках, в научно-исследовательских учреждениях для измерения запреградной скорости поражающих элементов (пуль, снарядов, осколков) при пробитии преград.

Известны устройства для регистрации скорости поражающих элементов [1] содержащие твердую мишень, блок регистрации и обработки информации. Чувствительным элементом блока запуска является пробиваемая мишень, устанавливаемая перед твердой мишенью. Недостатком данного устройства является невозможность определения точного значения запреградной скорости, так как пробитие преграды поражающим элементом сопровождается выделением большого количества энергии вследствие торможения его в преграде. Выделение энергии приводит к разрушению преграды, образованию "снопа" вторичных осколков и возникновению в районе пробития ударной волны. Эти вторичные факторы приводят к преждевременному срабатыванию регистрирующей аппаратуры.

Известно устройство [2] содержащее датчик в виде сеточных электродов, изолированных прокладкой, и блок обработки сигналов датчика. Конструкция датчика в виде двух параллельных сеточных электродов обеспечивает надежную регистрацию пробития мишени снарядом. Недостатком решения является невозможность определения запреградной скорости поражающего элемента.

Таким образом, известные устройства не позволяют осуществить измерение запреградной скорости поражающего элемента.

Предлагаемое техническое решение позволяет определить запреградную скорость поражающего элемента. Получение нового технического результата достигается тем, что в устройство, содержащее датчик, выполненный в виде сеточных электродов, дополнительно введены датчик запуска, формирователь импульса запуска, измеритель временных интервалов, схема совпадения, формирователи импульса остановки, при этом датчик запуска последовательно соединен с формирователем импульса запуска, с запускающим входом измерителя временных интервалов, а его останавливающий вход последовательно соединен с выходом схемы совпадения, а входы схемы совпадения через формирователи импульсов соединены с выходами датчика остановки, а в датчике остановки помещены параллельно не менее двух пар сеточных электродов, узлы ячеек каждого электрода установлены напротив геометрического центра ячеек предыдущего электрода.

На фиг. 1 изображена схема устройства измерения запреградной скорости; на фиг. 2 схема расположения сеточных электродов датчика остановки; на фиг. 3 схема задействования сеточных электродов датчика остановки.

На фиг. 1 представлена схема устройства измерения запреградной скорости, на которой обозначены: датчик запуска 1, формирователь импульса запуска 2, измеритель временных интервалов 3, схема совпадения 4, формирователи импульса остановки 5, датчик остановки 6, сеточные электроды 7, преграда 8, основной поражающий элемент 9, вторичные поражающие элементы 10, продукты термического разложения 11.

Принцип действия предлагаемого технического решения основан на следующих физических явлениях взаимодействия поражающего элемента с материалом преграды. При проникновении поражающего элемента в преграду выделяется большое количество энергии и за преградой, в зависимости от различных факторов (скорости поражающего элемента, механики пробития, состава материалов преграды и поражающего элемента), кроме основного поражающего элемента образуются вторичные поражающие элементы: "сноп" осколков (от металлической пыли до более крупных осколков), поток продуктов термического разложения материалов преграды и ударная волна.

После пробития преграды поведение вторичных продуктов целиком определяется количеством выделившейся энергии. Ударная волна резко затухает с удалением от кратера пробития. Вторичные осколки, а также продукты термического разложения тормозятся в запреградном пространстве, причем скорость торможения вторичных осколков зависит от их массы. Часть вторичных осколков, а также продукты термического разложения могут иметь скорость выше запреградной скорости поражающего элемента.

Датчик запуска 1 находится непосредственно за мишенью, следовательно, он может сработать (электрически замкнуться) от вторичных воздействий, но так как вторичные продукты будут находится в стадии разгона, то разность от срабатывания датчика от вторичных продуктов и от поражающего элемента будет незначительна и составит миллионные доли секунды, что практически не повлияет на оценку запреградной скорости. После пробития преграды скорость основного поражающего элемента падает из-за трения о воздух, следовательно, для точного измерения запреградной скорости датчик остановки необходимо установить как можно ближе к преграде, но при этом датчик попадает в зону действия вторичных продуктов, которые могут вызвать его ложное срабатывание. Для устранения преждевременного срабатывания служит датчик остановки 6 специальной конструкции. По разнице времени прихода электрического импульса на запускающий вход измерителя временных интервалов и электрического импульса на его останавливающий вход, а также по расстоянию между датчиками 1 и 6 определяется запреградная скорость поражающего элемента.

Пробивший преграду основной поражающий элемент, а также выделившиеся вторичные осколки, продукты термического разложения и ударная волна приведут к электрическому замыканию датчика запуска.

Датчик остановки подвергнется сначала действию вторичных поражающих элементов. Для надежного срабатывания датчик остановки выполнен в виде двух или более пар параллельных сеточных электродов. Размер ячейки каждого электрода равен диаметру выходящего из преграды поражающего элемента, расстояние между электродами выбирается из условия надежного замыкания поражающим элементом двух рядом расположенных электродов. Ячейки сеточных электродов сдвинуты друг относительно друга так, что узлы ячеек одного электрода находятся напротив геометрического центра ячеек другого электрода (фиг. 2). Такая конструкция датчика позволяет избежать преждевременного срабатывания датчика при воздействии осколков и недопустить его преждевременного разрушения от действий ударной волны и продуктов термического разложения. Для недопущения замыкания датчика через ионизированные продукты термического разложения электроды могут быть выполнены из изолированных проводов. Материалом для изготовления датчика запуска может служить тонкая фольга, а сеточные электроды датчика запуска могут быть выполнены из тонкой изолированной металлической проволоки. Работает устройство следующим образом. Поражающий элемент 9 пробивает преграду 8, образует вторичные поражающие элементы 10, которые воздйствуют на датчик запуска 1. В результате замыкания датчика 1 формирователь импульса 2 вырабатывает сигнал, который включает измеритель временных интервалов 3, далее поражающий элемент 9, вторичные поражающие элементы 10 воздействуют на датчик остановки 6, конструкция датчика в виде не менее двух пар параллельных сеточных электродов позволит пропустить сквозь себя продукты термического разложения 11, ударную волну и вторичные осколки 10. Вторичные осколки 10, достигшие датчик 6 раньше поражающего элемента 9, не смогут произвести его срабатывание ввиду своего меньшего размера (относительно элемента 9) и сеточной конструкции датчика 6 (фиг. 3). После замыкания поражающим элементом 9 каждой пары сеточных электродов 7 датчика 6, электрический сигнал преобразуется соответствующими формирователями импульсов остановки 5 и поступает на схему совпадения 4, электрический сигнал с которой подается на останавливающий вход измерителя временных интервалов 3 для прекращения измерения временного интервала только при поступлении электрических сигналов от каждой пары сеточных электродов 7 датчика 6. Датчик остановки 6 может содержать от двух и выше пар параллельных сеточных электродов 6 (фиг. 1), при этом схема совпадения 3 выдает сигнал остановки при последовательном замыкании пар электродов.

При воздействии на датчик 6 продуктов 11 конструкция электродов из изолированных проводов позволит исключить их замыкание через ионизированные продукты термического разложения 11.

Предлагаемое устройство обладает высокой надежностью измерения запреградной скорости поражающих элементов, благодаря конструкции датчика остановки.

В описании устройства не приводятся геометрические размеры ячеек сеточных электродов 7, расстояния между сеточными электродами 7, расстояния между датчиками запуска 1 и остановки 6. Ввиду большого разнообразия поражающих элементов, неоднозначным изменением их геометрических характеристик при пробитии разнообразных преград, сильной зависимости интенсивности образования вторичных осколков 10 и продуктов термического разложения 11 от скорости входа поражающего элемента 9 в преграду 8 и от типа материала преграды 8, конкретные размеры элементов устройства и состав материалов элементов 1 и 7 определяются экспериментально.

Устройство позволяет определять запреградную скорость поражающих элементов в непосредственной близости за преградой как при испытании специальных материалов, так и при испытании конкретных технических устройств, путем размещения датчиков внутри последних.

В предлагаемом устройстве в качестве датчика остановки могут использоваться сеточные датчики, каждый из которых выполнен из двух рядов параллельных медных проводов с размером ячейки 5 мм (по диаметру выходящего из преграды поражающего элемента) и расстоянием между сетками 2 мм.

Схема совпадения и формирования импульсов выполнены на широко используемых микросхемах 555-ой серии, в качестве измерителя временных интервалов использован частотомер ЧЗ-34.

Макет устройства испытан при проведении различных экспериментов, которые показали его работоспособность.

Сущность изобретения: устройства для измерения скорости поражающего элемента может быть использовано на полигонах, опытных площадках, в научно-исследовательских учреждениях для измерения запреградной скорости поражающих элементов (пуль, снарядов, осколков) при пробитии преград. Устройство содержащее датчик, выполненный в виде сеточных электродов, снабжено датчиком запуска, формирователем импульса запуска, измерителем временных интервалов, схемой совпадения и формирователем импульса остановки 2 з. п. формулы, 3 ил.

1. Устройство измерения скорости поражающего элемента, включающее датчик остановки, выполненный в виде сеточных электродов, отличающееся тем, что в него дополнительно введены датчик запуска, формирователь импульса запуска, формирователи импульсов остановки, схема совпадения, измеритель временных интервалов, при этом датчик запуска через формирователь импульса запуска соединен с запускающим входом измерителя временных интервалов, а его останавливающий вход последовательно соединен с выходом схемы совпадения, входы схемы совпадения через формирователи импульсов остановки соединены с выходами датчика остановки, а в датчике остановки помещены параллельно не менее двух пар сеточных электродов, узлы ячеек каждого электрода установлены напротив геометрического центра ячеек предыдущего электрода. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сеточные электроды выполнены из изолированных проводов. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик запуска установлен на преграде в зоне выхода поражающего элемента.